特開 2020-200520 成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-200520(P2020-200520A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/35 20060101AFI20201120BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20201120BHJP

   H01L 21/203 20060101ALN20201120BHJP

【ＦＩ】

   C23C14/35 B

   C23C14/34 B

   H01L21/203 S

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2019-109756(P2019-109756)

(22)【出願日】2019年6月12日

(71)【出願人】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 正樹

【テーマコード（参考）】

4K029

5F103

【Ｆターム（参考）】

4K029AA24

4K029CA05

4K029DA05

4K029DA10

4K029DC03

4K029DC04

4K029DC05

4K029DC13

4K029DC20

4K029DC24

4K029DC25

4K029DC35

4K029DC39

4K029DC40

4K029DC42

4K029DC43

4K029DC45

4K029JA01

4K029KA03

5F103AA08

5F103BB22

5F103BB36

5F103DD16

5F103RR06

(57)【要約】

【課題】基板に形成される膜の厚みがより均一になる成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法を提供する。
【解決手段】成膜装置は、スパッタリングターゲット機構と、遮蔽板とを具備する。上記スパッタリングターゲット機構は、一軸方向に延在し、上記一軸方向を中心に回転可能な筒状のターゲットと、上記ターゲットの内部に設けられ、上記ターゲットの表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットを有し、上記複数の磁石ユニットが上記一軸方向に分割配置され、上記複数の磁石ユニットのそれぞれが上記一軸方向を中心に独立して回転することが可能な磁場発生機構とを有する。上記遮蔽板は、上記ターゲットに対向し、上記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を通過させる隙間部が形成され、上記隙間部が上記一軸方向に延在する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一軸方向に延在し、前記一軸方向を中心に回転可能な筒状のターゲットと、前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットを有し、前記複数の磁石ユニットが前記一軸方向に分割配置され、前記複数の磁石ユニットのそれぞれが前記一軸方向を中心に独立して回転することが可能な磁場発生機構とを有するスパッタリングターゲット機構と、
前記ターゲットに対向し、前記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を通過させる隙間部が形成され、前記隙間部が前記一軸方向に延在した遮蔽板と
を具備する成膜装置。

【請求項2】

請求項１に記載された成膜装置であって、
前記遮蔽板の電位は、グランド電位である
成膜装置。

【請求項3】

請求項１または２に記載された成膜装置であって、
前記複数の磁石ユニットは、
第１磁石ユニットと、
前記一軸方向において、前記第１磁石ユニットの両側に配置された一対の第２磁石ユニットと、
前記一軸方向において、前記第１磁石ユニットとは反対側に設けられた前記一対の第２磁石ユニットのそれぞれの横に設けられた一対の第３磁石ユニットと、
を有し、
前記一軸方向において、前記第１磁石ユニットの長さが前記一対の第２磁石ユニットのそれぞれの長さ及び前記一対の第３磁石ユニットのそれぞれの長さよりも長い
成膜装置。

【請求項4】

一軸方向に延在した隙間部を有する遮蔽板に対向し、前記一軸方向に延在し、前記一軸方向を中心に回転可能な筒状のターゲットと、
前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットを有し、前記複数の磁石ユニットが前記一軸方向に分割配置され、前記複数の磁石ユニットのそれぞれが前記一軸方向を中心に独立して回転することが可能な磁場発生機構と
を具備するスパッタリングターゲット機構。

【請求項5】

一軸方向に延在し、前記一軸方向を中心に回転可能な筒状のターゲットと、前記ターゲットの内部に設けられ、前記ターゲットの表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットを有し、前記複数の磁石ユニットが前記一軸方向に分割配置され、前記複数の磁石ユニットのそれぞれが前記一軸方向を中心に独立して回転することが可能な磁場発生機構とを有するスパッタリングターゲット機構を用い、
前記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を通過させる隙間部が形成され、前記隙間部が前記一軸方向に延在した遮蔽板を前記ターゲットに対向させて基板に膜を形成する成膜方法。

【請求項6】

請求項５に記載された成膜方法であって、
前記複数の磁石ユニットのそれぞれを前記一軸方向を中心に独立して回転することにより、前記ターゲットの表面におけるプラズマを選択的に移動させて、前記基板に形成される前記膜の膜厚分布を調整する成膜方法。

【請求項7】

請求項５に記載された成膜方法であって、
前記複数の磁石ユニットのそれぞれを前記一軸方向を中心に独立して回転することにより、前記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を選択的に前記遮蔽板に付着させて、前記基板に形成される前記膜の膜厚分布を調整する成膜方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スパッタリング装置に中には、円筒状のスパッタリングターゲット（以下、ロータリーターゲット）と基板とを対向させ、ロータリーターゲットと基板との間に遮蔽板を配置して、基板に成膜を行うものがある（例えば、特許文献１）。

【0003】

このような装置では、ロータリーターゲットを回転させ、ロータリーターゲットから放出されるスパッタリング粒子を遮蔽板に設けられたスリットを通過させて基板にスパッタリング粒子を堆積させる。また、ロータリーターゲットの表面付近のプラズマ密度を増加させるために、ロータリーターゲットの内側に磁石を配置し、所謂マグネトロンスパッタリング法を採用する場合がある。

【0004】

このようなロータリーターゲットを用いた場合は、ターゲットを回転させながらスパッタリングを行うため、ターゲット全域に形成されるエロージョンがプレーナ型のスパッタリングターゲットを使用した場合に比べてより均一な深さになると言われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８−１３１６７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、成膜時間の進行に応じて、ロータリーターゲットの厚みが薄くなると、ロータリーターゲットの場所（例えば、ロータリーターゲット端部）によっては、該場所に対向する遮蔽板付近での放電が優位になる場合がある。このような現象が起きると、ターゲット表面におけるプラズマ密度が場所によって異なり、ターゲットから放出されるスパッタリング粒子の量がばらついて、基板に形成される膜の厚みが不均一になる場合がある。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、ロータリーターゲットから放出され、基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきを抑え、基板に形成される膜の厚みがより均一になる成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜装置は、スパッタリングターゲット機構と、遮蔽板とを具備する。
上記スパッタリングターゲット機構は、一軸方向に延在し、上記一軸方向を中心に回転可能な筒状のターゲットと、上記ターゲットの内部に設けられ、上記ターゲットの表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットを有し、上記複数の磁石ユニットが上記一軸方向に分割配置され、上記複数の磁石ユニットのそれぞれが上記一軸方向を中心に独立して回転することが可能な磁場発生機構とを有する。
上記遮蔽板は、上記ターゲットに対向し、上記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を通過させる隙間部が形成され、上記隙間部が上記一軸方向に延在する。

【0009】

このような成膜装置によれば、ターゲットの内部に配置された複数の磁石ユニットが一軸方向に分割配置され、複数の磁石ユニットのそれぞれが一軸方向を中心に独立して回転するため、ロータリーターゲットから放出され基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきが抑えられ、基板に均一な厚みの膜が形成される。

【0010】

上記成膜装置においては、上記遮蔽板の電位は、グランド電位でもよい。

【0011】

このような成膜装置によれば、ターゲットに対向する遮蔽板の電位がグランド電位であるため、ターゲットと遮蔽板との間で安定した放電が維持する。

【0012】

上記成膜装置においては、上記複数の磁石ユニットは、第１磁石ユニットと、上記一軸方向において、上記第１磁石ユニットの両側に配置された一対の第２磁石ユニットと、上記一軸方向において、上記第１磁石ユニットとは反対側に設けられた上記一対の第２磁石ユニットのそれぞれの横に設けられた一対の第３磁石ユニットと、を有し、上記一軸方向において、上記第１磁石ユニットの長さが上記一対の第２磁石ユニットのそれぞれの長さ及び上記一対の第３磁石ユニットのそれぞれの長さよりも長くてもよい。
成膜装置。

【0013】

このような成膜装置によれば、このような成膜装置によれば、ターゲットの内部に配置された第１、第２及び第３の磁石ユニットが一軸方向に分割配置され、第１、第２及び第３の磁石ユニットのそれぞれが一軸方向を中心に独立して回転するため、ロータリーターゲットから放出され基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきが抑えられ、基板に均一な厚みの膜が形成される。

【0014】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係るスパッタリングターゲット機構は、筒状のターゲットと、磁場発生機構とを具備する。
上記ターゲットは、軸方向に延在した隙間部を有する遮蔽板に対向し、上記一軸方向に延在し、上記一軸方向を中心に回転可能になっている。
磁場発生機構は、上記ターゲットの内部に設けられ、上記ターゲットの表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットを有し、上記複数の磁石ユニットが上記一軸方向に分割配置され、上記複数の磁石ユニットのそれぞれが上記一軸方向を中心に独立して回転することが可能になっている。

【0015】

このようなスパッタリングターゲット機構によれば、ターゲットの内部に配置された複数の磁石ユニットが一軸方向に分割配置され、複数の磁石ユニットのそれぞれが一軸方向を中心に独立して回転するため、ロータリーターゲットから放出され基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきが抑えられ、基板に均一な厚みの膜が形成される。

【0016】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る成膜方法では、上記スパッタリングターゲット機構を用い、上記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を通過させる隙間部が形成され、上記隙間部が上記一軸方向に延在した遮蔽板を上記ターゲットに対向させて基板に膜が形成される。

【0017】

このような成膜方法によれば、ターゲットの内部に配置された複数の磁石ユニットが一軸方向に分割配置され、複数の磁石ユニットのそれぞれが一軸方向を中心に独立して回転するため、ロータリーターゲットから放出され基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきが抑えられ、基板に均一な厚みの膜が形成される。

【0018】

上記成膜方法においては、上記複数の磁石ユニットのそれぞれを上記一軸方向を中心に独立して回転することにより、上記ターゲットの表面におけるプラズマ密度を選択的に変化させて、上記基板に形成される上記膜の膜厚分布を均一にしてもよい。

【0019】

このような成膜方法によれば、ターゲットの表面におけるプラズマ密度が選択的に変化させることができるため、ロータリーターゲットから放出され基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきが抑えられ、基板に均一な厚みの膜が形成される。

【0020】

上記成膜方法においては、上記複数の磁石ユニットのそれぞれを上記一軸方向を中心に独立して回転することにより、上記ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を選択的に上記遮蔽板に付着させて、上記基板に形成される上記膜の膜厚分布を均一にしてもよい。

【0021】

このような成膜方法によれば、ターゲットから放出されるスパッタリング粒子を選択的に遮蔽板に付着させることができるため、ロータリーターゲットから放出され基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきが抑えられ、基板に均一な厚みの膜が形成される。

【発明の効果】

【0022】

以上述べたように、本発明によれば、ロータリーターゲットから放出され、基板に到達するスパッタリング粒子の量のばらつきを抑え、基板に形成される膜の厚みをより均一にする成膜装置、スパッタリングターゲット機構及び成膜方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図（ａ）は、本実施形態に係る成膜装置を示す模式的断面図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る成膜装置の一部を示す模式的上面図である。

【図2】本実施形態に係る磁場発生機構の模式的斜視図である。

【図3】本実施形態に係る磁場発生機構の磁石配置の一例を示す模式的平面図である。

【図4】比較例に係る磁場発生機構を示す模式的平面図である。

【図5】比較例に係るプラズマ放電の様子を示す模式的斜視図である。

【図6】比較例における基板に形成される被膜の厚み分布を示すグラフ図である。

【図7】本実施形態のスパッタリングターゲット機構の作用を示す模式的斜視図である。

【図8】本実施形態に係るプラズマ放電の様子を示す模式的斜視図である。

【図9】本実施形態における基板に形成される被膜の厚み分布を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。

【0025】

まず、本実施形態に係るスパッタリングターゲット機構が設置される成膜装置について説明する。

【0026】

図１（ａ）は、本実施形態に係る成膜装置を示す模式的断面図である。図１（ｂ）は、本実施形態に係る成膜装置の一部を示す模式的上面図である。図１（ｂ）では、真空容器１０内に設置された基板２１、その下の遮蔽板４０、スパッタリングターゲット機構３０が上面視されている。

【0027】

図１（ａ）、（ｂ）に示す成膜装置１０１は、例えば、スパッタリング成膜装置であり、真空容器１０と、基板搬送機構２０と、スパッタリングターゲット機構３０と、遮蔽板４０と、電源５０と、制御部６０と、ガス供給源７０とを具備する。

【0028】

真空容器１０は、減圧状態を維持することが可能な容器である。真空容器１０内のガスは、排気口１０ｄを通じて、例えば、ターボ分子ポンプ等の排気機構によって外部に排気される。成膜装置１０１は、バッチ式の成膜装置でもよく、連続式の成膜装置でもよい。

【0029】

成膜装置１０１が連続式（例えば、インライン式）の成膜装置である場合、真空容器１０は、成膜装置１０１における１つの処理室として機能する。例えば、真空容器１０には、基板搬入部１０ａと基板搬出部１０ｂとが設けられている。そして、基板２１が基板搬入部１０ａから真空容器１０内に搬入されると、真空容器１０内で基板２１にスパッタリング成膜等の処理がなされ、この後、基板２１は、基板搬出部１０ｂを通して真空容器１０外に搬出される。図１（ａ）、（ｂ）では、Ｙ軸方向が基板２１の搬送方向に対応している。

【0030】

基板２１は、例えば、平面形状が矩形のガラス基板を含む。図１（ａ）の例では、基板２１がターゲット３１に対向する面が成膜面２１ｄになっている。なお、成膜装置１０１は、インライン式の成膜装置に限らず、ロール・トゥ・ロール式の成膜装置であってもよい。この場合、基板２１は、長尺のフィルムとなる。

【0031】

基板搬送機構２０は、基板２１を真空容器１０内で搬送することができる。例えば、基板搬送機構２０は、ローラ回転機構２０ｒと、フレーム部２０ｆとを有する。ローラ回転機構２０ｒは、フレーム部２０ｆによって支持されている。そして、ローラ回転機構２０ｒ上に、基板２１及び基板ホルダ２２が載置されると、ローラ回転機構２０ｒが自転することにより、基板２１及び基板２１を支持する基板ホルダ２２が基板搬入部１０ａから基板搬出部１０ｂに向けてスライド移送される。

【0032】

スパッタリングターゲット機構３０は、成膜装置１０１の成膜源であり、筒状のターゲット３１と、バッキングチューブ３２と、磁場発生機構（磁気回路）３３とを有する。スパッタリングターゲット機構３０は、１つに限らず、複数配置されてもよい。この場合、複数のスパッタリングターゲット機構３０が基板２１に対向するようにＹ軸方向に並設される。

【0033】

バッキングチューブ３２は、スパッタリングターゲット機構３０の基材であり、ターゲット３１を支持する。ターゲット３１及びバッキングチューブ３２のそれぞれは、筒状であり、例えば、円筒状をしている。バッキングチューブ３２とターゲット３１とは、同心状に配置される。このため、ターゲット３１の中心軸３１ｃは、バッキングチューブ３２の中心軸でもあり、さらにはスパッタリングターゲット機構３０の中心軸でもある。バッキングチューブ３２の内部には、冷却媒体が流れる流路（不図示）が設けられてもよい。

【0034】

ターゲット３１は、基板２１に対向する。ターゲット３１は、一軸方向に延在する。一軸方向とは、例えば、ターゲット３１の中心軸３１ｃである。ターゲット３１は、中心軸３１ｃを中心に回転する。すなわち、ターゲット３１は、ロータリーターゲットである。ターゲット３１の中心軸３１ｃは、基板２１の搬送方向に対して交差している。例えば、ターゲット３１の中心軸３１ｃは、Ｙ軸方向に対して直交し、Ｘ軸方向に延在する。

【0035】

ターゲット３１の材料は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化ニオブ、タンタル、チタン、モリブデン、ガリウム、銅、ニッケル、クロム、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）、銅ニッケル合金（ＣｕＮｉ）、シリコン等の少なくとも１つを含む。

【0036】

磁場発生機構３３は、例えば、バッキングチューブ３２内に配置される。磁場発生機構３３については、別の図を用いて説明する。

【0037】

遮蔽板４０は、基板搬送機構２０とスパッタリングターゲット機構３０との間に設けられている。遮蔽板４０は、ターゲット３１に対向する。遮蔽板４０には、ターゲット３１から放出されるスパッタリング粒子Ｓ１が通過する隙間部４０１が形成されている。隙間部４０１は、ターゲット３１の中心軸３１ｃの方向に延在している。

【0038】

ターゲット３１に電力を印加してターゲット３１の表面付近に放電プラズマを発生させる場合、ターゲット３１近傍に配置された部材がチャージアップすると、放電が不安定になる場合がある。このため、遮蔽板４０の電位は、例えば、グランド電位に設定している。これにより、ターゲット３１と遮蔽板４０との間で安定したプラズマ放電が持続する。

【0039】

電源５０は、ターゲット３１に、直流電圧または交流電圧を供給する。交流電圧としては、例えば、ＬＦ領域の交流電圧、ＶＨＦ領域の交流電圧、ＲＦ領域の交流電圧、またはパルス状の矩形波交流電圧があげられる。

【0040】

制御部６０は、電源５０が供給する電力を制御したり、磁場発生機構３３のそれぞれの磁石ユニットの回転角度を制御したりする。

【0041】

ガス供給源７０は、流量調整器７１とガスノズル７２とを有する。ガス供給源７０によって真空容器１０内に放電ガスが供給される。放電ガスは、例えば、アルゴン、ヘリウム等の希ガス、窒素、酸素等である。

【0042】

本実施形態では、スパッタリングターゲット機構３０を用いて、基板２１に薄膜が形成される。例えば、成膜装置１０１において、真空容器１０内に放電ガスが導入され、ターゲット３１と遮蔽板４０との間に電圧が印加されると、例えば、ターゲット３１と遮蔽板４０との間で放電ガスが電離し、ターゲット３１と遮蔽板４０との間にプラズマが発生する。

【0043】

ターゲット３１から放出されるスパッタリング粒子Ｓ１は、隙間部４０１を通過して、基板２１の成膜面２１ｄに到達する。これにより、成膜面２１ｄには、ターゲット３１からスパッタリングされたスパッタリング粒子Ｓ１が堆積した層が形成される。

【0044】

ターゲット３１内に設置された磁場発生機構３３について詳細に説明する。

【0045】

図２は、本実施形態に係る磁場発生機構の模式的斜視図である。図２では、ターゲット３１内に配置された磁場発生機構３３を明確にするために、バッキングチューブ３２を示していない。また、ターゲット３１の外形が破線で示されている。また、図２においては、磁場発生機構３３の中央部から一方の端までの部分が主に示さている。

【0046】

磁場発生機構３３は、ターゲット３１の内部に設けられる。磁場発生機構３３は、ターゲット３１の表面から漏洩する磁場を発生させる複数の磁石ユニットと、複数の磁石ユニットのそれぞれを回動駆動するモータと、磁石ユニット及びモータを軸支する軸部３３８とを有する。

【0047】

例えば、複数の磁石ユニットのそれぞれは、中心軸３１ｃの方向に分割配置される。複数の磁石ユニットのそれぞれは、中心軸３１ｃを中心に独立して回転することができる。例えば、図２の例では、複数の磁石ユニットは、磁石ユニット３３１（第１磁石ユニット）と、磁石ユニット３３２（第２磁石ユニット）と、磁石ユニット３３３（第３磁石ユニット）とを有する。

【0048】

モータ３３５は、磁石ユニット３３１を回動駆動する。モータ３３６は、磁石ユニット３３２を回動駆動する。モータ３３７は、磁石ユニット３３３を回動駆動する。モータ３３５、３３６、３３７のそれぞれは、制御部６０により制御され、磁石ユニット３３１、磁石ユニット３３２、及び磁石ユニット３３３のそれぞれの回転角度を制御する。

【0049】

例えば、磁場発生機構３３は、磁石ユニット３３１と、一対の磁石ユニット３３２と、一対の磁石ユニット３３３を有する。磁石ユニット３３１は、中心軸３１ｃの方向において、磁場発生機構３３の中央部に配置される。磁石ユニット３３２は、中心軸３１ｃの方向において、磁石ユニット３３１の両側に配置されている。また、磁石ユニット３３３は、中心軸３１ｃの方向において、磁石ユニット３３１とは反対側の一対の磁石ユニット３３２のそれぞれの横に設けられている。

【0050】

磁石ユニット３３１、モータ３３５、磁石ユニット３３２、モータ３３６、磁石ユニット３３３、及びモータ３３７は、列状に並び、軸部３３８に軸支されている。軸部３３８の中心軸は、中心軸３１ｃと一致する。また、中心軸３１ｃの方向において、磁石ユニット３３１の長さは、一対の磁石ユニット３３２のそれぞれの長さ及び一対の磁石ユニット３３３のそれぞれの長さよりも長くなっている。さらに、ターゲット３１のサイズによってターゲット３１の端部に向かうほど、膜厚変動が大きくなった場合は、一対の磁石ユニット３３３のそれぞれの長さは、一対の磁石ユニット３３２のそれぞれの長さよりも短くしてもよい。

【0051】

磁石ユニット３３１は、支持台であるヨーク部３３１ｙと、磁場を発生する磁石部３３１ｍとを有する。磁石ユニット３３２は、支持台であるヨーク部３３２ｙと、磁場を発生する磁石部３３２ｍとを有する。磁石ユニット３３３は、支持台であるヨーク部３３３ｙと、磁場を発生する磁石部３３３ｍとを有する。

【0052】

磁場発生機構３３において、磁石ユニット３３１は、中心軸３１ｃを軸に回転可能に構成され、磁石ユニット３３２は、中心軸３１ｃを軸に回転可能に構成され、磁石ユニット３３３は、中心軸３１ｃを軸に回転可能に構成されている。磁石ユニット３３１の磁石部３３１ｍがターゲット３１の内壁に対向する向きＤ１、磁石ユニット３３２の磁石部３３２ｍがターゲット３１内壁に向かう向きＤ２、及び磁石ユニット３３３の磁石部３３３ｍがターゲット３１の内壁に対向する向きＤ３のそれぞれは、独立してそれぞれの方向が変わるように制御される。

【0053】

この結果、磁石部３３１ｍからターゲット３１の表面に漏洩する磁力線（ターゲット３１の表面に沿って形成される磁場）の位置、磁石部３３２ｍからターゲット３１の表面に漏洩する磁力線の位置、及び磁石部３３３ｍからターゲット３１の表面に漏洩する磁力線の位置のそれぞれが中心軸３１ｃを中心に独立して移動することができる。これにより、磁石部３３１ｍから放出された磁力線に捕捉されるプラズマの位置、磁石部３３２ｍから放出された磁力線に捕捉されるプラズマの位置、及び磁石部３３３ｍから放出された磁力線に捕捉されるプラズマの位置のそれぞれを独立して移動することができる。

【0054】

図３は、本実施形態に係る磁場発生機構の磁石配置の一例を示す模式的平面図である。図３では、磁石ユニット３３１、３３２、３３３のそれぞれがＸ−Ｙ軸平面に対して平行に並んだ状態が示されている。また、図３における、「Ｓ」、「Ｎ」は、磁石を表し、「Ｓ」、「Ｎ」は、各ヨーク部とは反対側に露出した磁極（Ｓ極、Ｎ極）に対応している。

【0055】

例えば、Ｚ軸方向から見た場合、磁石部３３１ｍ、３３２ｍ、３３３ｍのそれぞれは、例えば、磁石Ｓ、Ｎ（永久磁石）によって構成されている。

【0056】

磁石部３３１ｍ、３３２ｍにおいては、磁石Ｓが中心軸３１ｃと直行する方向において磁石Ｎに挟まれている。また、磁石部３３３ｍにおいては、磁石Ｓの一端を除き、残りの部分が磁石Ｎに囲まれるように構成されている。磁石部３３１ｍ、３３２ｍ、３３３ｍのそれぞれにおける磁石Ｓ、Ｎは、ブロック状の磁石が連続的に並べられたものでもよく、棒状またはＵ字状に一体的に構成されたものでもよい。

【0057】

これにより、磁場発生機構３０では、磁石Ｓが中心軸３１ｃに沿って配置され、磁石Ｎが磁石Ｓを取り囲むように配置されている。すなわち、磁場発生機構３０では、中心軸３１ｃに延びる磁石Ｓが磁石Ｎ極に囲まれることでＮ極からＳ極に向かう磁力線のループが構成されている。

【0058】

スパッタリングターゲット機構３０を用いた場合の作用を説明する前に、分割構造を持たない磁場発生機構をターゲット３１の内部に配置した場合の作用を説明する。

【0059】

図４は、比較例に係る磁場発生機構を示す模式的平面図である。

【0060】

図４に示す磁場発生機構は、分割構造を持たず、磁場発生機構が単独の磁石ユニット３３４により構成されている。磁石ユニット３３４の磁石部３３４ｍは、中心軸３１ｃの方向に延在する磁石Ｓと、磁石Ｓを取り囲む磁石Ｎとにより構成されている。

【0061】

このような磁石ユニット３３４をターゲット３１内に配置して放電ガスを放電すると、ターゲット３１の表面では、電子のドリフト運動により、磁石Ｓと磁石Ｎとの間の間隙３３４ｓに沿ってプラズマ密度が高くなって、間隙３３４ｓに沿ったループ状の放電プラズマが観測される。しかしながら、ターゲット３１に対向して遮蔽板４０が配置されると、ループ状放電プラズマの一部が変形する場合がある。

【0062】

図５は、比較例に係るプラズマ放電の様子を示す模式的斜視図である。図５では、プラズマ密度の高いプラズマ領域がプラズマ８０として示されている。

【0063】

比較例の磁石部３３４ｍは、回転することなくヨーク部３３４ｙに固定され、磁石部３３４ｍの向きＤ１が遮蔽板４０に対して垂直になるように配置される。ターゲット３１に対向して遮蔽板４０が配置されると、ループ磁場を利用したマグネトロンスパッタリングでは、遮蔽板４０とターゲット３１との間で局部的な放電が優位になる場合がある。

【0064】

例えば、図５に示すように、磁石ユニット３３４の端部では、プラズマ８０の一部が左側の遮蔽板４０に寄るオーバーラン現象（プラズマ中の電荷がグランド電位である遮蔽板４０に優先的に流れ落ちる現象）が起きる。なお、磁石ユニット３３４のもう一方の端部では、プラズマ８０の一部が右側の遮蔽板４０に寄る現象が起きる。これは、磁石部３３４ｍにおける磁石の配置の対称性に基づく。

【0065】

さらに、ターゲット３１のスパッタリングが進行して、ターゲット３１の肉厚が薄くなると、ターゲット３１の表面に漏れる磁力線が増加して、プラズマ中の電荷の遮蔽板４０への流れ込みが益々助長される。これにより、ターゲット３１の両端部では、遮蔽板４０の隙間部４０１で露出されたターゲット３１の表面におけるプラズマ密度が相対的に減少し、遮蔽板４０の近傍でのプラズマ密度が相対的に高くなる。

【0066】

図６は、比較例における基板に形成される被膜の厚み分布を示すグラフ図である。横軸は、ターゲット３１の中心軸３１ｃにおける長さに対応し、Ａの位置がターゲット３１の一方の端の位置、Ｂの位置がターゲット３１の他方の端の位置に対応している。縦軸は、膜厚の規格値（ｎ．ｕ．）である。

【0067】

比較例では、ターゲット３１の両端部では、遮蔽板４０の近傍でのプラズマ密度が相対的に高くなる。このため、隙間部４０１に露出したターゲット３１の両端部から放出されるスパッタリング粒子Ｓ１の量が減るとともに、ターゲット３１の両端部からスパッタリング粒子Ｓ１が放出されたとしても、その一部が遮蔽板４０によって遮蔽される。

【0068】

これにより、比較例では、ターゲット３１の両端部に対向する基板２１に到達するスパッタリング粒子Ｓ１の量が相対的に減少する。この結果、基板２１に堆積した被膜の厚みは、ターゲット３１の両端部Ａ、Ｂに対応する位置で相対的に薄くなる。

【0069】

これに対し、図７は、本実施形態のスパッタリングターゲット機構の作用を示す模式的斜視図である。

【0070】

本実施形態では、比較例のような現象が発生した場合は、例えば、図７に示すように、磁石ユニット３３２の磁石部３３２ｍの向きＤ２を右側の遮蔽板４０に向け、さらに、磁石ユニット３３３の磁石部３３３ｍの向きＤ３を向きＤ２よりもさらに右側の遮蔽板４０に向ける。

【0071】

図８は、本実施形態に係るプラズマ放電の様子を示す模式的斜視図である。

【0072】

このような複数の磁石ユニットのそれぞれの角度調整により、ターゲット３１の表面に漏れる磁場は、中心軸３１ｃを中心に選択的に移動して、例えば、比較例で左側の遮蔽板４０に寄っていたプラズマ８０の一部が遮蔽板４０から遠ざかり、右側の遮蔽板４０の側に寄せることができる。このような修正は、磁場発生機構３０のもう一方の端部でも実行される。

【0073】

これにより、隙間部４０１に露出されたターゲット３１の両端部の表面におけるプラズマ密度が相対的に増加してターゲット３１の両端部から放出されるスパッタリング粒子Ｓ１の量が増えるとともに、遮蔽板４０による遮蔽効果が抑制されて、ターゲット３１の両端部及び中央部のそれぞれから放出されるスパッタリング粒子Ｓ１の量が均衡する。

【0074】

図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における基板に形成される被膜の厚み分布を示すグラフ図である。

【0075】

本実施形態では、比較例に比べて、ターゲット３１の両端部の表面におけるプラズマ密度が相対的に増加し、両端部における遮蔽板４０の遮蔽効果も低減する。このため、基板２１に堆積した被膜の厚みは、ターゲット３１の両端部Ａ、Ｂに対応する位置で相対的に厚くなる。これにより、基板２１の全域における膜厚分布がより均一になる。

【0076】

また、比較例のようにターゲット３１の中央部に対応する位置で膜厚が相対的に厚くなった場合は、磁場発生機構３３の中央部に配置した磁石ユニット３３１の磁石部３３１ｍの向きＤ１を隙間部４０１から逸らして遮蔽板４０に向けてもよい。これにより、隙間部４０１に露出されたターゲット３１の中央部の表面近傍のプラズマ密度が下がり、あるいは、ターゲット３１の中央部から放出されるスパッタリング粒子Ｓ１の一部が強制的に遮蔽板４０に付着して、ターゲット３１の中央部に対応する位置での基板２１に堆積する被膜の厚みが相対的に薄くなる。図１０には、その様子が示されている。このような方法によっても、基板２１の全域における膜厚分布がより均一になる。

【0077】

このように、本実施形態では、複数の磁石ユニット３３１、３３２、３３３のそれぞれを中心軸３１ｃを中心に独立して回転することにより、ターゲット３１の表面におけるプラズマ８０を選択的に移動させて、基板２１に形成される膜の膜厚分布を調整する。あるいは、複数の磁石ユニット３３１、３３２、３３３のそれぞれを中心軸３１ｃを中心に独立して回転することにより、ターゲット３１から放出されるスパッタリング粒子Ｓ１を選択的に遮蔽板４０に付着させて、基板２１に形成される膜の膜厚分布を調整する。

【0078】

また、本実施形態によれば、基板２１として、ダミー基板を用い、ダミー基板における膜厚分布を予め認知することで、次からの成膜装置１０１に投与する基板２１の膜厚分布を帰還制御により均一にすることができる。この場合、磁石ユニット３３１、３３２、３３３のそれぞれの角度は、制御部６０によって自動的に調整されるため、成膜装置１０１を大気開放する必要がない。また、大気開放をしての遮蔽板４０の隙間部４０１の間隔の調整、遮蔽板４０の形状の調整も要しない。

【0079】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0080】

１０…真空容器
１０ｄ…排気口
１０ａ…基板搬入部
１０ｂ…基板搬出部
２０…基板搬送機構
２０ｆ…フレーム部
２０ｒ…ローラ回転機構
２１…基板
２１ｄ…成膜面
２２…基板ホルダ
３０…スパッタリングターゲット機構
３１…ターゲット
３１ｃ…中心軸
３２…バッキングチューブ
３３…磁場発生機構
４０…遮蔽板
５０…電源
６０…制御部
７０…ガス供給源
７１…流量調整器
７２…ガスノズル
８０…プラズマ
１０１…成膜装置
３３１、３３２、３３３、３３４…磁石ユニット
３３１ｍ、３３２ｍ、３３３ｍ、３３４ｍ…磁石部
３３１ｙ、３３２ｙ、３３３ｙ、３３４ｙ…ヨーク部
３３４ｓ…間隙
３３５、３３６、３３７…モータ
３３８…軸部
４０１…隙間部
Ｓ１…スパッタリング粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】